《认识传感器》课件

《认识传感器》学习目标1．了解传感器的定义，感受传感器的应用技术在信息时代的作用与意义(难点)2．知道将非电学量转化为电学量的意义(重点)3．知道传感器的组成与应用模式(重点)学法与考法学法：①通过阅读教材，知道非电学量转换成电学量的技术意义；②通过查阅资料，了解生产生活中传感器的应用考法：①考查对传感器理解；②考查分析不同传感器的工作原理知识概览预习导学|新知领悟1．传感器的定义能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等________，并能把它们按照一定的规律转换为便于________和处理的可用信号(通常是________、电流等电学量)输出，或转换为电路的________的器件或装置．2．非电学量转换为电学量的意义把非电学量转换为电学量，可以方便地进行______、传输、处理和__________．被测量

神奇的传感器传送

电压

通断

测量

控制

3．注意(1)传感器的发展十分迅速，其品种已达数万种，我们学习了解的只是最基本的几种而已．(2)不能认为传感器输出的一定是电信号．为什么传感器一般都是将感受到的非电学量转换成电学量呢？【答案】电学量具有易测量，易控制，测量精度和速度较高，易放大、反馈、存储和可远距离传输等特点．特别是电信号能方便地与计算机连接而进行信息处理，所以传感器一般都是将感受到的非电学量转换成电学量．

关于传感器，下列说法正确的是 (

)A．所有传感器都是由半导体材料做成的B．金属材料也可以制成传感器C．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的D．以上说法都不正确【答案】B【解析】大多数传感器是由半导体材料做成的，某些金属也可以做传感器，如金属热电阻．传感器将非电学信号转换为电学信号，因此传感器感知的应该是“非电学信号”．故B正确．1．利用物质的________特性或________效应制作而成的传感器，如力传感器、磁传感器、声传感器等物理传感器．2．利用____________原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的传感器，如离子传感器、气体传感器等化学传感器．3．利用_______________的选择性来识别和测定生物化学物质的传感器，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器．物理

传感器的种类物理

电化学反应

生物活性物质

在电梯门口放置一障碍物，会发现电梯门不停地开关，这是由于在电梯门上装有什么传感器？【答案】在电梯门口放置一障碍物，电梯门不停地开关，说明电梯门口有一个光传感器． (2020年徐州一中检测)下列有关传感器的说法正确的是(

)A．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号B．楼梯口的电灯开关装的两种传感器是热敏电阻和光敏电阻C．电子秤所使用的测力装置是力传感器D．半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大【答案】C【解析】话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，A错误；楼梯口的电灯开关装的两种传感器是声敏电阻和光敏电阻，B错误；电子秤所使用的测力装置是力传感器，C正确；半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小，D错误．1．传感器的基本部分一般由________元件、________元件组成．2．敏感元件是指能__________或响应外界被测非电学量的部分；转换元件是指能将敏感元件输出的信号直接转换成________信号的部分．它们分别完成检测和转换两个基本功能．敏感

传感器的组成与应用模式转换

直接感受

电

街道旁的路灯、江海里的航标灯都要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制，这是利用半导体的什么特性？【答案】由于此自动控制利用的是光线强弱的变化，利用半导体的光敏性．

下列装置中利用了光电传感器的是 (

)A．电熨斗 B．电饭锅C．电子秤 D．火灾报警器【答案】D【解析】电熨斗、电饭锅都是通过温度传感器来控制温度，A、B错误；电子秤是利用力传感器来测力的，C错误；火灾报警器是利用烟雾对光的散射，使光照射到光电三极管上，光电三极管的电阻减小引起电流变化而发生警报，因此火灾报警器是光电传感器，故D正确．多维课堂|素养初培为解决楼道里的照明问题，在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接．当楼道内有人走动而发出声响时，电灯即与电源接通而发光．(1)这种传感器是什么传感器？(2)它的输入信号是什么？(3)它的输出信号是什么？【答案】(1)这种传感器是声电传感器．(2)它输入的是声信号．(3)输出的是电信号．神奇的传感器1．传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压、电流等电学量，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后再输送给控制系统产生各种控制动作．2．传感器的工作原理如下素养点评：物理观念——知道传感器的概念；科学思维——会用传感器的工作原理分析问题．探究总结对传感器概念的理解精练1

(多选)关于传感器的作用，下列说法中正确的有(

)A．通常的传感器可以直接用来进行自动控制B．传感器可以用来采集信息C．传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量D．传感器可以将所有感受到的信号都转换为电学量【答案】BC【解析】传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不能直接用来进行自动控制，A错误；传感器可以用来采集信息，B正确；传感器可以将感受到的一些信号转换为电学量，比如热敏电阻在温度升高时，电阻会变小，C正确，D错误．变式1

(2021年大庆四中月考)当你走近某些商场的大门时，门就会自动为你打开；当你走进门之后，门又在你身后自动关上．你觉得这可能是将下列哪种外界信息转换为有用的信息 (

)A．温度 B．运动C．人 D．光线【答案】D【解析】自动门的自动控制要求灵敏、可靠，若以温度控制，人的体温与夏季气温接近，则在夏季自动门将无法使用．自动门实际使用的是红外线传感器，红外线属于不可见光，人在白天或黑夜均发出红外线．传感器接收到人体发出的红外线后传给自动控制装置的电动机实现自动开、关门．故D正确．传感器的工作原理精练2全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．如图所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________________(填“增大”或“减小”)．【答案】b、c增大【解析】由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R′≫R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c两点之间；当油量减少时，电压表示数将增大．变式2压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是

(

)A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动【答案】D【解析】在0～t1时间内，I恒定，压敏电阻阻值不变，即小球的受力不变，可知小车可能做匀速或匀加速直线运动，在t1～t2时间内，I变大，压敏电阻阻值变小，压力变大，小车做变加速运动，A、B错误；在t2～t3时间内，I不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C错误，D正确．易错提醒：传感器问题的分析思路：不同类型的传感器，其工作原理一般不同，但所有的传感器都是把非电学量的变化转换为电学量的变化．因此我们可以根据电学量的变化来推测相关量的变化．借题发挥：(1)传感器的发展十分迅速，其品种已达数万种，我们学习了解的只是最基本的几种而已．(2)不能认为传感器输出的一定是电信号．2021年5月15日，我国发射的天问一号所携带的“祝融号”火星车成功着陆火星．人类发射的航天器，在轨道上工作时都需要电能，要求太阳能电池板总是对准太阳．(1)太阳能电池是通过光电转换装置把什么能转化为什么能？(2)要求太阳能电池板总是对准太阳，为达到这一要求应利用哪种传感器来感知太阳方位？【答案】(1)太阳能电池是通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能．(2)应使用光传感器来感知太阳方位．传感器的种类探究总结比较工作原理举例物理传感器利用物质的物理性质或物理效应感知并检测出待测对象信息压力传感器、温度传感器、光电传感器、电感传感器、电容传感器等化学传感器利用电化学反应原理识别和检测信息气敏传感器、湿敏传感器等生物传感器利用生物活性物质的选择性来识别和检测信号酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等素养点评：物理观念——知道传感器的种类；科学思维——会分析不同传感器的工作原理．传感器的种类精练3传感器广泛应用在我们的生产生活中，常用的计算机键盘就是一种传感器．如图所示，键盘上每一个键的下面都连一小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一小的固定金属片，这两金属片组成一个小电容器．当键被按下时，此小电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能够检测出哪个键被按下，从而给出相应的信号．这种计算机键盘使用的是 (

)A．温度传感器 B．压力传感器C．磁传感器 D．光传感器【答案】B【解析】电容器通过受压后变形从而将压力信号变成了电信号，键盘采用的是压力传感器，B正确．变式3如图所示是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面有薄薄的金属层，膜后距离膜几十微米处有一金属板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因是电容器两极板间的 (

)A．距离变化

B．正对面积变化C．介质变化

D．电压变化【答案】A【解析】人对着话筒说话时，振动膜前后振动，导致电容两极板间距离变化，使电容发生变化，A正确．不同传感器的工作原理精练4如图所示为某种电子秤的原理示意图，AB为一均匀的滑线电阻，阻值为R，长度为L，两边分别有P1、P2两个滑动头，P1可在竖直绝缘光滑的固定杆MN上保持水平状态而上下自由滑动．弹簧处于原长时，P1刚好指着A端，P1与托盘固定相连．若P1、P2间出现电压时，该电压经过放大，通过信号转换后在显示屏上将显示物体重力的大小．已知弹簧的劲度系数为k，托盘自身质量为m0，电源电动势为E，内阻不计，当地的重力加速度为g.求：(1)托盘上未放物体时，在托盘自身重力作用下，P1与A端的距离x1；(2)托盘上放有质量为m的物体时，P1与A端的距离x2；(3)在托盘上未放物体时通常先校准零点，其方法是：调节P2，使P2离A端的距离也为x1，从而使P1、P2间的电压为零．校准零点后，将物体放在托盘上，试推导出物体质量m与P1、P2间的电压U之间的函数关系式．变式4惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计．加速度计构造原理的示意图如图所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连．滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导．设某段时间内导弹沿水平方向运动，指针向左偏离O点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度的方向和大小是怎样的？易错提醒：(1)传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，不能实现自动控制；(2)传感器可以用来采集信息．借题发挥：电子秤的原理与惯性制导系统，均涉及到受力分析、平衡条件和欧姆定律的应用，看懂电路图是关键．当人们走近和离开一些商场的自动门时，门会自动开关，这就是传感器在起作用．传感器的组成与应用模式(1)传感器由哪几部分组成？(2)你所了解的敏感元件有哪些？【答案】(1)传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成．(2)敏感元件有：热敏元件、光敏元件、气敏元件、磁敏元件、力敏元件、温敏元件等．传感器的核心元件1．敏感元件：相当于人的感觉器官，直接感受被测量，并将其变换成与被测量成一定关系的易于测量的物理量，如温度、位移等．2．转换元件：也称为传感元件，通常不直接感受被测量，而是将敏感元件输出的物理量转换成电学量输出．3．转换电路：是将转换元件输出的电学量转换成易于测量的电学量，如电压、电流等．素养点评：物理观念——知道敏感元件与转换元件；科学思维——会用转换电路分析问题．探究总结敏感元件与转换元件精练5如图为烟雾散射式火灾报警器，它主要由带孔的外罩，发光二极管LED、光电三极管及不透明的挡板组成，请简述它的工作原理．【答案】见解析【解析】报警器工作时发光二极管处于发光状态，由于挡板遮挡，平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态，烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到三极管上，其电阻变小，与传感器连接的电路检测出这种变化，就会报警．变式5唱卡拉OK用的话筒，内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属线圈，线圈处于永磁铁的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号．下列说法中正确的是 (

)A．该传感器是根据电流的磁效应工作的B．该传感器是根据电磁感应原理工作的C．膜片振动时，穿过线圈的磁通量不变D．膜片振动时，金属线圈中不会产生感应电动势【答案】B【解析】当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号转化为电信号，是根据电磁感应原理工作的，A错误，B正确；膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的，C错误；膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，D错误．转换电路分析精练6

(多选)如图甲所示的电路中电源电动势E＝8V，电阻R与一个电流传感器相连，传感器可以将电路中的电流随时间变化的曲线显示在计算机屏幕上，先将S接2给电